表面活性剂在极性溶剂中聚集的实验和模拟研究

摘要

表面活性剂是一种结构上同时包含有亲水基团和亲油基团的特殊物质.它具有润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡、保湿、润滑、洗涤、渗透、杀菌、防腐等功能,广泛应用于洗涤、医药、石油、食品、农业等各个领域.而且用量少,收效大,被誉为工业味精.表面活性剂在溶剂中的聚集行为也历来都吸引着广大研究者的关注.近几十年来,随着表面活性剂的品种越来越多,应用面越来越广,对表面活性剂体系的研究也不断取得新的进展.不仅仅表现在实验手段的改进;还在于研究的对象不再局限于水中的胶团,还可以是非水溶剂,以及囊泡等其它形式的聚集体;研究的方法也不仅仅是实验,还可以通过模拟的方法获得很多内部的信息.在该论文中,以乙二醇/水混合溶剂为立足点,通过电导、粘度、密度这三种经典的测量方法研究了阳离子表面活性剂DTAB在含量逐渐增大的乙二醇/水混合溶剂中的聚集行为.实验发现,随着乙二醇质量百分数的增加,DTAB的临界胶束浓度逐渐增大,而特性粘数和表观摩尔体积都出现了递减的趋势.阳离子表面活性剂胶团和芳香化合物苯环之间的阳离子-π相互作用是一种非常重要的非价键相互作用.我们用电导和紫外吸收光谱的方法证实了乙二醇/水混合溶剂中DTAB阳离子胶团和芳香化合物邻苯二甲酸氢钾之间阳离子-π相互作用的存在,并用核磁共振的方法推测了邻苯二甲酸氢钾和DTAB胶团之间的作用方向.另外,我们还用Monte Carlo模拟的方法,基于Larson的晶格模型,对非离子表面活性剂在极性溶剂中的聚集进行了模拟计算.主要是考察了不同链长,不同HLB,以及不同温度下表面活性剂的临界胶束浓度CMC.将模拟计算的结果与实验结果进行了比较.

目录

文摘

英文文摘

第一章表面活性剂的聚集研究

1.1表面活性剂的定义和特点

1.2表面活性剂在溶剂中的聚集形式

1.3表面活性剂的广泛应用与发展

1.4表面活性剂在非水溶剂中的聚集研究

参考文献

第二章表面活性剂体系的Monte Carlo模拟

2.1 Monte Carlo方法

2.2基本思想

2.3算法

2.4系统的模型

2.5分子运动模式

2.6 Monte Carlo模拟在含表面活性剂体系中的应用

参考文献

第三章DTAB在乙二醇/水混合溶剂中的聚集

3.1实验仪器及试剂

3.2电导实验

3.3粘度实验

3.4密度实验

3.5结果与讨论

小结

参考文献

第四章DTAB与芳香反离子在乙二醇/水混合溶剂中的作用

4.1引言

4.2实验仪器与试剂

4.3电导实验

4.4紫外光谱实验

4.5 NMR波谱实验

小结

参考文献

第五章表面活性剂在极性溶剂中聚集的模拟研究

5.1模拟过程的热力学

5.2模型

5.3结果与讨论

小结

参考文献

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

攻读硕士学位期间论文发表情况

致谢